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硬盘的性能指标有哪些 硬盘的性能指标( 五 )

生活百科


学习它 ， 有助于我们分析存储系统的性能互瓶颈 。下面我们来认识随机读写性能指标--IOPS（每秒的输入输出次数） 。
磁盘性能指标--IOPS----------------------------------------------------------IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数) ， 是衡量磁盘性能的主要指标之一 。IOPS是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量 ， 一般以每秒处理的I/O请求数量为单位 ， I/O请求通常为读或写数据操作请求 。随机读写频繁的应用 ， 如小文件存储(图片)、OLTP数据库、邮件服务器 ， 关注随机读写性能 ， IOPS是关键衡量指标 。顺序读写频繁的应用 ， 传输大量连续数据 ， 如电视台的视频编辑 ， 视频点播VOD(Video On Demand) ， 关注连续读写性能 。数据吞吐量是关键衡量指标 。IOPS和数据吞吐量适用于不同的场合：读取10000个1KB文件 ， 用时10秒 Throught(吞吐量)=1MB/s  ， IOPS=1000 追求IOPS读取1个10MB文件 ， 用时0.2秒 Throught(吞吐量)=50MB/s, IOPS=5 追求吞吐量磁盘服务时间--------------------------------------传统磁盘本质上一种机械装置 ， 如FC, SAS, SATA磁盘 ， 转速通常为5400/7200/10K/15K rpm不等 。影响磁盘的关键因素是磁盘服务时间 ， 即磁盘完成一个I/O请求所花费的时间 ， 它由寻道时间、旋转延迟和数据传输时间三部分构成 。寻道时间 Tseek是指将读写磁头移动至正确的磁道上所需要的时间 。寻道时间越短 ， I/O操作越快 ， 目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms 。旋转延迟 Trotation是指盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间 。旋转延迟取决于磁盘转速 ， 通常使用磁盘旋转一周所需时间的1/2表示 。比如 ， 7200 rpm的磁盘平均旋转延迟大约为60*1000/7200/2 = 4.17ms ， 而转速为15000 rpm的磁盘其平均旋转延迟为2ms 。数据传输时间 Ttransfer是指完成传输所请求的数据所需要的时间 ， 它取决于数据传输率 ， 其值等于数据大小除以数据传输率 。目前IDE/ATA能达到133MB/s ， SATA II可达到300MB/s的接口数据传输率 ， 数据传输时间通常远小于前两部分消耗时间 。简单计算时可忽略 。
常见磁盘平均物理寻道时间为：7200转/分的STAT硬盘平均物理寻道时间是9ms10000转/分的STAT硬盘平均物理寻道时间是6ms15000转/分的SAS硬盘平均物理寻道时间是4ms
常见硬盘的旋转延迟时间为：
7200 rpm的磁盘平均旋转延迟大约为60*1000/7200/2 = 4.17ms
10000 rpm的磁盘平均旋转延迟大约为60*1000/10000/2 = 3ms ， 
15000 rpm的磁盘其平均旋转延迟约为60*1000/15000/2 = 2ms 。
更大IOPS的理论计算 *** --------------------------------------IOPS = 1000 ms/ (寻道时间 + 旋转延迟) 。可以忽略数据传输时间 。7200 rpm的磁盘 IOPS = 1000 / (9 + 4.17) = 76 IOPS10000 rpm的磁盘IOPS = 1000 / (6+ 3) = 111 IOPS15000 rpm的磁盘IOPS = 1000 / (4 + 2) = 166 IOPS影响测试的因素-----------------------------------------实际测量中 ， IOPS数值会受到很多因素的影响 ， 包括I/O负载特征(读写比例 ， 顺序和随机 ， 工作线程数 ， 队列深度 ， 数据记录大小)、系统配置、操作系统、磁盘驱动等等 。因此对比测量磁盘IOPS时 ， 必须在同样的测试基准下进行 ， 即便如此也会产生一定的随机不确定性 。队列深度说明 NCQ、SCSI TCQ、PATA TCQ和SATA TCQ技术解析 ----------------------------------------是一种命令排序技术 ， 一把喂给设备更多的IO请求 ， 让电梯算法和设备有机会来安排合并以及内部并行处理 ， 提高总体效率 。SCSI TCQ的队列深度支持256级ATA TCQ的队列深度支持32级 （需要8M以上的缓存）NCQ更高可以支持命令深度级数为32级 ， NCQ可以最多对32个命令指令进行排序 。大多数的软件都是属于同步I/O软件 ， 也就是说程序的一次I/O要等到上次I/O操作的完成后才进行 ， 这样在硬盘中同时可能仅只有一个命令 ， 也是无法发挥这个技术的优势 ， 这时队列深度为1 。随着Intel的超线程技术的普及和应用环境的多任务化 ， 以及异步I/O软件的大量涌现 。这项技术可以被应用到了 ， 实际队列深度的增加代表着性能的提高 。在测试时 ， 队列深度为1是主要指标 ， 大多数时候都参考1就可以 。实际运行时队列深度也一般不会超过4.IOPS可细分为如下几个指标：-----------------------------------------数据量为n字节 ， 队列深度为k时 ， 随机读取的IOPS数据量为n字节 ， 队列深度为k时 ， 随机写入的IOPSIOPS的测试benchmark工具------------------------------------------IOPS的测试benchmark工具主要有Iometer, IoZone, FIO等 ， 可以综合用于测试磁盘在不同情形下的IOPS 。对于应用系统 ， 需要首先确定数据的负载特征 ， 然后选择合理的IOPS指标进行测量和对比分析 ， 据此选择合适的存储介质和软件系统 。

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